JP3728824B2

JP3728824B2 - Laser diode driving circuit, semiconductor integrated circuit for driving laser diode, and image recording apparatus

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Publication number: JP3728824B2
Application number: JP23904196A
Authority: JP
Inventors: 幸一東; 周穂池田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1093171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードに駆動電流を供給するレーザダイオード駆動回路、半導体集積化されたレーザダイオード駆動用半導体集積回路、および画像を記録する過程に、画像情報を担持するレーザビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含む画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザダイオードの発光光量をモニタしレーザダイオードが適切な光量で発光するように制御を行なうレーザダイオード駆動回路が知られている。図８は、従来のレーザダイオード駆動回路の一構成例を示すブロック図である（特開平５−１３１６７５号公報参照）。
【０００３】
ここには、レーザダイオード２１が備えられており、このレーザダイオード２１に流れる駆動電流は、スイッチング回路２２により、データ入力端子Ｄｉｎから入力されるデータに応じてオン・オフされる。レーザダイオード２１が発光するとその発光光の一部がフォトダイオード２３で受光され、フォトダイオード２３に受光光量に応じた電流が流れ、その電流が抵抗２４により電圧に変換され増幅器２５により増幅されて比較器２７に入力される。この比較器２７には、基準電圧生成回路２６において抵抗分割により生成された基準電圧も入力され、それらの比較結果が、スイッチ回路２８を経由してホールドコンデンサ２９に入力される。スイッチ回路２８は、制御信号入力端子ＣＴＬから入力される、自動パワー制御動作（ＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）動作）を行なうか否かを制御する制御信号によって、ＡＰＣを実行するとき、すなわち、レーザダイオード２１の発光光量を調整するときのみ閉成されるように制御される。また、スイッチ回路３０は、制御信号入力端子ＲＥＳから入力されるリセット信号によって制御され、リセット時にホールドコンデンサ２９を接地し、ホールドコンデンサ２９の蓄積電荷を０にリセットするためのものである。
【０００４】
リセット状態になく、かつＡＰＣが行なわれているとき、コンパレータ２７による比較結果はホールドコンデンサ２９に入力され、その比較結果に応じてホールドコンデンサ２９が充放電される。
ホールドコンデンサ２９の充放電によって生じるホールド電圧は、演算増幅器３１に入力される。この演算増幅器３１には抵抗３２を流れる電流によって発生する電圧も入力され、抵抗３２に所定の電流が流れるように、換言すると、レーザダイオード２１に所定の駆動電流が流れるように、その演算増幅器３１の出力によって、ダーリントン接続された電流ドライブ用トランジスタ３３が制御される。
【０００５】
図８に示すレーザダイオード駆動回路を用いてレーザダイオード２１を駆動するにあたっては、以下に説明するような手順が採用される。
先ず、リセット信号入力端子ＲＥＳにリセット信号を入力してホールドコンデンサ２９を接地し、そのホールドコンデンサ２９の蓄積電荷を放電する。ホールドコンデンサ２９に過大なホールド電圧にあった場合、そのホールド電圧を調整しようとしてレーザダイオード２１を発光させる瞬間にそのレーザダイオードに過大な駆動電流が流れ、そのレーザダイオードが破壊されてしまうおそれがあり、ホールドコンデンサ２９の蓄積電荷を放電し、そのような破壊されるおそれをなくすためである。次に、リセット信号の入力を停止してスイッチ回路３０を開放し、制御信号入力端子ＣＴＬから制御信号を入力してスイッチ回路２８をＡＰＣ用に閉成する。データ入力端子Ｄｉｎからはデータを入力し続けレーザダイオード２１を連続発光させる。すると、前述の過程を経て、ホールドコンデンサ２９に、基準電圧生成回路２６で生成された基準電圧に対応したホールド電圧になるまで電荷が蓄積される。その後、スイッチ回路２８を開放し、データ入力端子Ｄｉｎから所定の時系列的に変化するデータが入力され、レーザダイオード２１が、そのデータに応じて発光、消灯を繰り返す。レーザダイオード２１が発光するときの瞬時パワーは、ホールドコンデンサ２９の、蓄積電荷により生じたホールド電圧に応じて定められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すレーザダイオード駆動回路の場合、ホールドコンデンサ２９の蓄積電荷を完全に放電し、ホールドコンデンサ２９の蓄積電荷が０の状態からＡＰＣ動作に移るため、ＡＰＣ動作に移った瞬間のホールド電圧（すなわち接地電圧）とＡＰＣ動作終了時のホールド電圧との差が大きく、したがってホールドコンデンサ２９を所定電圧まで充電するのに長時間を要し、このためＡＰＣ動作に長時間を要していた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、自動パワー制御動作（ＡＰＣ動作）を高速に行なうことのできるレーザダイオード駆動回路、レーザダイオード駆動用半導体集積回路、およびレーザダイオードの高速な自動パワー制御動作が実現された画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路は、レーザダイオードに駆動電流を供給するレーザダイオード駆動回路において、
（１−１）駆動電流を充電電圧に応じた電流値に制御するためのホールドコンデンサ
（１−２）上記ホールドコンデンサが接続され、入力データ信号に応じたタイミングで、レーザダイオードに、そのホールドコンデンサの充電電圧に応じた電流値の駆動電流を供給する駆動電流出力回路
（１−３）上記レーザダイオードの出力光を受光し受光光量に応じたモニタ電圧を出力する受光回路
（１−４）上記モニタ電圧と所定の基準電圧とを比較し比較結果に応じて上記ホールドコンデンサを充放電する比較回路
（１−５）上記ホールドコンデンサを、所定のプリセット電圧に充電するプリセット回路
（１−６）上記レーザダイオードに駆動電流を供給するにあたり、先ず、プリセット回路によりホールドコンデンサを所定のプリセット電圧に充電させ、次いで、比較回路によりホールドコンデンサを充放電させるタイミング制御回路
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記本発明のレーザダイオード駆動回路において、上記（１−４）の比較回路および上記（１−５）プリセット回路が、
（１−ａ）２つの入力端子から入力される２つの信号の差分を出力する差動増幅器
（１−ｂ）タイミング制御回路による制御に応じて、差動増幅器に上記プリセット電圧を伝達するとともに該差動増幅器の動作を上記プリセット回路として作用するアナログバッファに切り換え、もしくは、その差動増幅器に上記モニタ電圧および上記基準電圧を伝達するとともにその差動増幅器の動作を上記比較回路として作用するコンパレータに切り換えるスイッチ回路で構成されていることが好ましい。
【００１０】
この場合、上記（１−ｂ）のスイッチ回路が、上記差動増幅器と、上記ホールドコンデンサとの間に接断自在なスイッチを備え、
上記タイミング制御回路が、上記モニタ電圧が基準電圧に一致した後、ホールドコンデンサが上記差動増幅器の出力から切り離されるように、上記スイッチを制御するものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路は、レーザダイオードに駆動電流を供給するレーザダイオード駆動用半導体集積回路において、
（２−１）駆動電流を充電電圧に応じた電流値に制御するためのホールドコンデンサ
（２−２）上記ホールドコンデンサが接続され、入力データ信号に応じたタイミングで、レーザダイオードに、そのホールドコンデンサの充電電圧に応じた電流値の駆動電流を供給する駆動電流出力回路
（２−３）上記レーザダイオードの出力光の光量に応じたモニタ電圧と所定の基準電圧とを比較し比較結果に応じて上記ホールドコンデンサを充放電する比較回路
（２−４）ホールドコンデンサを、所定のプリセット電圧に充電するプリセット回路
（２−５）上記レーザダイオードに駆動電流を供給するにあたり、先ず、プリセット回路によりホールドコンデンサを所定のプリセット電圧に充電させ、次いで、比較回路によりホールドコンデンサを充放電させるタイミング制御回路
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路においても、上記本発明のレーザダイオード駆動回路と同様、
上記（２−３）の比較回路および上記（２−４）のプリセット回路が、
（２−ａ）２つの入力端子から入力される２つの信号の差分を出力する差動増幅器
（２−ｂ）タイミング制御回路による制御に応じて、差動増幅器に上記プリセット電圧を伝達するとともにその差動増幅器の動作を上記プリセット回路として作用するアナログバッファに切り換え、ないしは、その差動増幅器に上記モニタ電圧および上記基準電圧を伝達するとともにその差動増幅器の動作を上記比較回路として作用するコンパレータに切り換えるスイッチ回路で構成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合に、上記（２−ｂ）のスイッチ回路が、上記差動増幅器と、上記ホールドコンデンサとの間に接断自在なスイッチを備え、
上記タイミング制御回路が、モニタ電圧が基準電圧に一致した後、ホールドコンデンサが上記差動増幅器の出力から切り離されるように、上記スイッチを制御するものであることが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路は、上記プリセット電圧を生成するプリセット電圧生成回路を備えたものであることが好ましい。さらに、上記目的を達成する本発明の画像記録装置は、画像を記録する過程に、画像情報を担持するレーザビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含む画像記録装置において、
（３−１）レーザビームを出射するレーザダイオード
（３−２）上記レーザダイオードに駆動電流を供給するレーザダイオード駆動部
（３−３）上記レーザダイオードから出射したレーザビームにより、所定の被走査体上を走査する走査光学系
を備え、
上記（３−２）のレーザダイオード駆動部が、
（３−２−１）上記駆動電流を充電電圧に応じた電流値に制御するためのホールドコンデンサ
（３−２−２）上記ホールドコンデンサが接続され、入力データ信号に応じたタイミングで、上記レーザダイオードに、そのホールドコンデンサの充電電圧に応じた電流値の駆動電流を供給する駆動電流出力回路
（３−２−３）上記レーザダイオードの出力光を受光し受光光量に応じたモニタ電圧を出力する受光回路
（３−２−４）上記モニタ電圧と所定の基準電圧とを比較し比較結果に応じて上記ホールドコンデンサを充放電する比較回路
（３−２−５）上記ホールドコンデンサを、所定のプリセット電圧に充電するプリセット回路
（３−２−６）上記レーザダイオードに駆動電流を供給するにあたり、先ず、プリセット回路によりホールドコンデンサを所定のプリセット電圧に充電させ、次いで、比較回路によりホールドコンデンサを充放電させるタイミング制御回路
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、ホールドコンデンサを先ず所定のプリセット電圧に充電しておき、自動パワー制御動作ではそのプリセット電圧からの差分のみ充放電するようにしたため、極めて短時間で自動パワー制御動作を完了させることができる。特に、レーザダイオードを実際に駆動している途中のタイミングで自動パワー制御動作を行なうとき、すなわちホールドコンデンサの電圧を再調整するときは、ホールドコンデンサを所定のプリセット電圧に充電するという動作は不要であり、極めて高速にホールドコンデンサの電圧を再調整することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明のレーザダイオード駆動回路の一実施形態を示す構成図である。
このレーザダイオード駆動回路には、ホールドコンデンサ１０、駆動電流出力回路１１、およびフォトダイオード１２ａと抵抗１２ｂとからなる受光回路１２が備えられており、駆動電流出力回路１１は、データ入力端子Ｄｉｎからデータが入力されるタイミングで、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧に応じた駆動電流をレーザダイオード１に供給する。レーザダイオード１が発光するとその発光光の一部がフォトダイオード１２ａで受光され、その受光光量に応じた電流がフォトダイオード１２ａを流れ、抵抗１２ｂにモニタ電圧を発生させる。
【００１７】
また、このレーザダイオード駆動回路には、演算増幅器（差動増幅器）１３とスイッチ１４ａ〜１４ｆが備えられている。スイッチ１４ａ〜１４ｆのうち、スイッチ１４ａは、プリセット電圧を入力するプリセット電圧入力端子ＰＲＩと演算増幅器１３のプラス入力端子との間に配置されており、スイッチ１４ｂは、基準電圧を入力する基準電圧入力端子ＲＥＦと演算増幅器１４ｂのプラス入力端子との間に配置され、スイッチ１４ｃは、演算増幅器１３のマイナス入力端子にモニタ電圧が接断自在に入力されるように、フォトダイオード１２ａと抵抗１２ｂとの接続点と、増幅演算器１３のマイナス入力端子との間に配置され、スイッチ１４ｄは、演算増幅器１３の出力端子とマイナス入力端子との間に配置され、スイッチ１４ｅは、演算増幅器１３とホールドコンデンサ１０との間に配置されている。
【００１８】
これらのスイッチ１４ａ〜１４ｅのうち、スイッチ１４ａ〜１４ｄは演算増幅器１３の作用をアナログバッファとコンパレータとに切り換えるスイッチであり、スイッチ１４ａとスイッチ１４ｄを閉成し、スイッチ１４ｂとスイッチ１４ｃを開放すると、演算増幅器１３は、プリセット電圧端子ＰＲＩから入力されたプリセット電圧をそのまま演算増幅器１３の出力端子に伝達するアナログバッファとして作用し、スイッチ１４ａとスイッチ１４ｄを開放し、スイッチ１４ｂとスイッチ１４ｃを閉成すると、演算増幅器１３は、基準電圧入力端子ＲＥＦから入力された基準電圧と受光回路１２で生成されたモニタ電圧との大小を比較するコンパレータとして作用する。
【００１９】
また、スイッチ１４ｅは、演算増幅器１３の出力をホールドコンデンサ１０に伝達するか否かを切り換えるスイッチであり、後述するプリセット動作および自動パワー制御動作の際は閉成され、レーザダイオード１の発光状態をデータ入力端子Ｄｉｎから入力されるデータに応じて変調する変調パルス出力動作の際は開放される。
【００２０】
以下、図１とともに図２を参照して、この図１に示すレーザダイオード駆動回路における、プリセット動作、自動パワー制御動作、および変調パルス出力動作について、この順に説明する。
図２は、図１に示すレーザダイオード駆動回路の各部の時間的な信号変化を示す図である。
【００２１】
横軸は時間を表わし、区間Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ では、それぞれプリセット動作、自動パワー制御動作、および変調パルス出力動作が実行される。尚、図２において、ＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、このレーザダイオード駆動回路に、それぞれ自動パワー制御動作、プリセット動作を行なわせるための各制御信号であり、制御信号ＣＴＬ１が‘Ｈ’レベルのときは、スイッチ１４ａ，１４ｄが開放されるとともにスイッチ１４ｂ，１４ｃ，１４ｅが閉成され、制御信号ＣＴＬ２が‘Ｈ’レベルのときは、スイッチ１４ａ，１４ｄ，１４ｅが閉成されるとともにスイッチ１４ｂ，１４ｃ，が開放される。また、ここでは簡単のため、データ入力端子Ｄｉｎからは１ビットのデータが入力され、電流駆動出力回路１１は、レーザダイオード１に駆動電流を供給するかしないかを二値的に制御する回路であるとする。
【００２２】
プリセット動作は、このレーザダイオード駆動回路への電流投入時等に実行され、このプリセット動作においては、制御信号ＣＴＬ１が‘Ｌ’レベル、制御信号ＣＴＬ２が‘Ｈ’レベルとなり、スイッチ１４ａ，１４ｄ，１４ｅが閉成され、スイッチ１４ｂ，１４ｃが開放される。このときプリセット電圧入力端子ＰＲＩからプリセット電圧が入力され、このプリセット電圧は演算増幅器１３の出力端にそのままあらわれ、スイッチ１４ｅが閉成されているため、そのスイッチ１４ｅの抵抗分とホールドコンデンサ１０の容量値で定まる時定数でホールドコンデンサ１０が充電もしくは放電される。図２に示す例の場合、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H は、プリセット電圧Ｖ_P よりも高いホールド電圧から出発し、そのホールド電圧Ｖ_H がプリセット電圧Ｖ_P にまで放電されている。このプリセット動作時には、データ入力端子Ｄｉｎから入力されずデータを、駆動電流出力回路１１からレーザダイオード１に駆動電流を供給しないオフ状態のデータに設定しておく。こうすればレーザダイオード１へは駆動電流が供給されず、電源投入時においてホールドコンデンサ１０が高いホールド電圧になっていたとしても、その影響でレーザダイオード１に大きな駆動電流が流れてレーザダイオード１が破壊されてしまうような事態を避けることができる。
【００２３】
プリセット動作が終了すると、次に自動パワー制御動作に移る。また、この自動パワー制御動作は、プリセット動作とは独立に、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧を再調整する際にも実行される。
この自動パワー制御動作では、制御信号ＣＴＬ１が‘Ｈ’レベル、制御信号ＣＴＬ２が‘Ｌ’レベルとなり、スイッチ１４ｂ，１４ｃ，１４ｅが閉成状態、スイッチ１４ａ，１４ｄが開放状態となり、データ入力端子Ｄｉｎからは、駆動電流出力回路１１により、レーザダイオード１に、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧に応じた大きさの駆動電流が供給されることに対応するデータが入力される。このとき、レーザダイオード１には、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H がプリセット電圧Ｖ_P にあるときの駆動電流が流れ、この駆動電流がレーザダイオード１のしきい値電流よりも大きいときレーザダイオード１は発光し、受光回路１２からは発光光量に応じたモニタ電圧Ｖ_m が出力される。一方、プリセット電圧Ｖ_P に対応する駆動電流がレーザダイオード１のしきい値電流よりも小さいときは、レーザダイオード１は消灯した状態にとどまり、モニタ電圧Ｖ_m はグラウンドの電位と等しくなる。
【００２４】
このようにして受光回路１２で生成されたモニタ電圧Ｖ_m がスイッチ１４ｃを経由して演算増幅器１３に入力されるとともに、基準電圧入力端子ＲＥＦからは所定の基準電圧Ｖ_r が演算増幅器１３に入力される。演算増幅器１３は、このときコンパレータとして作用し、モニタ電圧Ｖ_m と基準電圧Ｖ_r との大小比較が行なわれ、モニタ電圧Ｖ_m が基準電圧Ｖ_r に足りないときは演算増幅器１３の出力がスイッチ１４ｅを経由してホールドコンデンサ１０を充電しホールド電圧を上昇させる。すると、レーザダイオード１にはより大きな駆動電流が流れ、受光回路１２ではより大きなモニタ電圧Ｖ_m が生成される。一方モニタ電圧Ｖ_m が基準電圧Ｖ_r よりも大きいときはホールドコンデンサ１０の蓄積電荷がスイッチ１４ｅを経由して演算増幅器１３の出力端子に吸い込まれ、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H が低下する。ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H は、このようなフィードバック制御により、基準電圧Ｖ_r に落ち着く。図２の場合、基準電圧Ｖ_r はプリセット電圧Ｖ_P よりも僅かに高い電圧であり、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H は、プリセット電圧Ｖ_P から僅かに上昇し基準電圧Ｖ_r にまで変化する。したがってプリセット電圧Ｖ_P を基準電圧Ｖ_r に近い電圧値に設定しておくことにより、自動パワー制御に要する時間が短縮される。
【００２５】
次に、自動パワー制御動作を終了した後の変調パルス出力動作について説明する。
自動パワー制御動作を終了した後、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２の双方を‘Ｌ’レベルにすると、スイッチ１４ｅが開放され、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H は、長時間的なリークを除きその時点の電圧に固定される。
【００２６】
その状態でデータ入力端子Ｄｉｎから入力されるデータを変化させると、受光回路１２でのモニタ電圧が図２に示すように変化し、すなわちレーザダイオード１がそのデータに応じて発光、消灯する。その発光時の瞬時パワーは、ホールドコンデンサ１０のホールド電圧により定まる。
図３は、図１に示すレーザダイオード駆動回路を構成する駆動電流出力回路１１の回路構成例を示す回路図である。
【００２７】
上述の説明では、簡単のため、データ入力端子Ｄｉｎから１ビットのデータが入力され、駆動電流出力回路１１は、レーザダイオード１に、ホールド電圧に応じた電流値の駆動電流を供給するか、それとも駆動電流を供給しないかを定める回路であるとして説明したが、この図３に示す駆動電流出力回路１１には４ビットのデータが入力され、入力データに応じても駆動電流の電流値が変化する。ただし入力データを固定したとき、その入力データに応じた駆動電流の電流値はホールドコンデンサ１０のホールド電圧Ｖ_H により定まる。
【００２８】
ホールドコンデンサ１０（図１参照）のホールド電圧Ｖ_H はこの図３に示す駆動電流出力回路１１の入力端子ＩＮから入力され、バッファ１１１を経由して４つの定電流源１１２，１１３，１１４，１１５を流れる電流の大きさを制御する。また、２つの出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２のうちの一方の出力端子ＯＵＴ１は電源Ｖ_CCに接続され、他方の出力端子ＯＵＴ２は図１に示すようにレーザダイオード１のカソードに接続される。
【００２９】
４つの定電流源１１２，１１３，１１４，１１５は、同一の電圧で制御された場合に、順に、１：２：４：８の電流値の電流が流れる構造となっており、したがってこの駆動電流出力回路は、４ビットのデータに応じて、駆動電流を供給しない場合を含め、１６段階に制御された駆動電流をレーザダイオードに供給する。図２を参照した説明における、レーザダイオード１に駆動電流を供給するかしないかという二値的な制御は、図３に示す駆動電流出力回路の場合レーザダイオード１に１６段階中の、最小の駆動電流（駆動電流＝０）に対応するデータを除くいずれかのデータに対応する駆動電流を供給するか、あるいは１６段階中の最小の駆動電流（駆動電流＝０）を供給するかという制御に置き換えられる。
【００３０】
図４は、スイッチ制御部の概略構成図である。
制御回路４１では、図２を参照して説明したタイミングの２つの制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２が作り出され、図示のロジック回路１４２により３つの出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３が生成される。それら３つの出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３のうち、出力Ｏ１により、その出力Ｏ１が‘Ｈ’レベル，‘Ｌ’レベルにあるときにスイッチ１４ｂ，１４ｃがそれぞれ閉成、開放されるように、スイッチ１４ｂ，１４ｃが制御され、それら３つの出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３のうち、出力Ｏ２により、その出力Ｏ２が‘Ｈ’レベル，‘Ｌ’レベルにあるときにスイッチ１４ａ，１４ｄがそれぞれ閉成，開放されるように、スイッチ１４ａ，１４ｄが制御され、出力Ｏ３により、その出力Ｏ３が‘Ｈ’レベル，‘Ｌ’レベルにあるときに、スイッチ１４ｅがそれぞれ閉成、開放されるように制御される。
【００３１】
図５は、本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。図１に示すレーザダイオード駆動回路の構成要素と同一の作用をなす構成要素には、図１に付した符号と同一の符号を付して示し、詳細説明は省略する。
図５において、破線で囲まれた部分がレーザダイオード半導体集積回路１００であり、そこには、ホールドコンデンサ１０、駆動電流出力回路１１、演算増幅器１３、およびスイッチ１４ａ〜１４ｅのほか、プリセット電圧生成回路１５およびスイッチ制御部１６が含まれている。プリセット電圧生成回路１５は、例えば抵抗分割等によりプリセット電圧を生成する回路であり、内部でプリセット電圧を生成することにより、外部からプリセット電圧を入力する必要をなくしている。また、スイッチ制御部１６は、例えば図４に示す回路構成を有しており、スイッチ１４ａ〜１４ｅの閉成、開放のタイミングを制御するものである。
【００３２】
このようなレーザダイオード駆動用半導体集積回路を構成すると、回路占有スペースの減少、コストダウン、回路動作の安定化が図られる。
図６は、本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロック図、図７は、図６に示すレーザダイオード駆動回路のレーザ走査系の構成図である。
図６に示す画像記録装置は、その構成が、信号処理系２１０、レーザ走査系２２０および画像出力系２３０に大別される。例えば画像を読み取って画像信号を得るデジタルスキャナ等の画像生成系２０１で得られた画像信号が信号処理系２１０を構成する画像信号処理システム２０１に入力されると、この画像信号処理システム２１１では、画像出力系２３０を構成する、電子写真プロセス２３２の機構を制御する機構制御部２３１からの制御情報、例えば現像条件等の情報を受け、それに適合するように、入力された画像信号に適切な画像処理、例えば階調処理や色補正処理等が施され、その画像処理後の画像信号がレーザ変調信号生成部２１２に入力される。レーザ変調信号生成部２１２では、入力された画像信号に基づいて、レーザ走査系２２０を構成するレーザダイオード２２２から出射されるレーザ光の強度変調を表わすレーザ変調信号を生成する。このレーザ変調信号の生成にあたっては、レーザ走査系２２０を構成する走査レーザ光の同期検知手段２２６からの情報を受け、レーザ走査と同期するようにレーザ変調信号が生成される。この走査レーザ光の周期検知手段２２６は、本実施形態では、図７に示すように、ミラー２２６＿１と光センサ２２６＿２とからなり、光センサ２２６＿２からは、レーザダイオード２２２から出射したレーザ光が図７に示す矢印Ａ方向に一回偏向される毎に同期パルスが出力される。
【００３３】
図６に示すレーザ変調信号生成部２１２で生成されたレーザ変調信号Ｓ_L は、レーザ走査系２２０を構成するＬＤドライバ２２１に入力される。ＬＤドライバ２２１には、機構制御部２３１から機構制御情報も入力され、ＬＤドライバ２２１は、その機構制御情報に合わせて、レーザダイオード（ＬＤ）２２２に駆動電流を供給する。レーザダイオード２２２は、ＬＤドライバ２２１の駆動により時系列的な強度変調を伴ったレーザ光を出射し、その出射レーザ光は、レンズ２２３＿１、アパーチャ２３３＿２，シリンドリカルレンズ２２３＿３からなるプレポリゴン光学系２２３を経由し、矢印Ｂ方向に回転するポリゴンミラー２２４＿１を含む光偏光器２２４により矢印Ａ方向に繰り返し偏向され、さらにｆθレンズ２２５＿１およびシリンドリカルミラー２２５＿２からなるポストポリゴン光学系２２５を経由し、画像出力系２３０（図６参照）を構成する、矢印ｃ方向に回転する感光体２３３上を、矢印Ａ’方向に繰り返し走査（主走査）する。この感光体２３３は、光の照射により表面の抵抗が変化する性質を有し、画像情報を担持したレーザ光により走査されることによりその表面に静電潜像が形成される。この感光体２３３に形成された静電潜像は所定の電子写真プロセス２３２を経て、所定の用紙上に、画像生成系２０１で得られた画像信号が担持する画像のハードコピー２０２が生成される。
【００３４】
本実施形態の画像記録装置のＬＤドライバ２２１には、図１を参照して説明した構成のレーザダイオード駆動回路が含まれており、したがってこの画像記録装置は、レーザダイオード２２２の出力レーザパワーを調整する際の自動パワー制御が短時間で済み、画像形成の高速化に寄与する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオードの出力レーザパワーを調整するための自動パワー制御動作を高速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザダイオード駆動回路の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すレーザダイオード駆動回路の各部の時間的な信号変化を示す図である。
【図３】図１に示すレーザダイオード駆動回路を構成する駆動電流出力回路の回路構成例を示す回路図である。
【図４】スイッチ制御部の概略構成図である。
【図５】本発明のレーザダイオード駆動用半導体集積回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図６】本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図７】図６に示すレーザダイオード駆動回路のレーザ走査系の構成図である。
【図８】従来のレーザダイオード駆動回路の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１レーザダイオード
１０ホールドコンデンサ
１１駆動電流出力回路
１２受光回路
１２ａフォトダイオード
１２ｂ抵抗
１３演算増幅器
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser diode driving circuit for supplying a driving current to a laser diode, a semiconductor integrated semiconductor integrated circuit for driving a laser diode, and a predetermined scanned object by a laser beam carrying image information in the process of recording an image. The present invention relates to an image recording apparatus including a process of scanning a body.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a laser diode drive circuit that monitors the amount of light emitted from a laser diode and controls the laser diode to emit light with an appropriate amount of light. FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional laser diode drive circuit (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-131675).
[0003]
Here, a laser diode 21 is provided, and a drive current flowing through the laser diode 21 is turned on / off by the switching circuit 22 in accordance with data input from the data input terminal Din. When the laser diode 21 emits light, part of the emitted light is received by the photodiode 23, a current corresponding to the amount of received light flows through the photodiode 23, the current is converted into a voltage by the resistor 24, amplified by the amplifier 25, and compared Is input to the device 27. The comparator 27 also receives a reference voltage generated by resistance division in the reference voltage generation circuit 26, and the comparison result is input to the hold capacitor 29 via the switch circuit 28. The switch circuit 28 performs APC by a control signal that is input from the control signal input terminal CTL and controls whether or not to perform an automatic power control operation (APC (Automatic Power Control) operation), that is, a laser diode. It is controlled so as to be closed only when the amount of emitted light 21 is adjusted. The switch circuit 30 is controlled by a reset signal input from the control signal input terminal RES, and is for grounding the hold capacitor 29 and resetting the accumulated charge of the hold capacitor 29 to 0 at the time of reset.
[0004]
When not in the reset state and APC is performed, the comparison result by the comparator 27 is input to the hold capacitor 29, and the hold capacitor 29 is charged / discharged according to the comparison result.
A hold voltage generated by charging / discharging of the hold capacitor 29 is input to the operational amplifier 31. A voltage generated by the current flowing through the resistor 32 is also input to the operational amplifier 31, so that a predetermined current flows through the resistor 32, in other words, a predetermined drive current flows through the laser diode 21. Are controlled by the Darlington-connected current drive transistor 33.
[0005]
In driving the laser diode 21 using the laser diode drive circuit shown in FIG. 8, the procedure described below is adopted.
First, a reset signal is input to the reset signal input terminal RES, the hold capacitor 29 is grounded, and the accumulated charge in the hold capacitor 29 is discharged. If the hold capacitor 29 has an excessive hold voltage, an excessive drive current flows through the laser diode at the moment when the laser diode 21 emits light in an attempt to adjust the hold voltage, and the laser diode may be destroyed. This is because the accumulated charge in the hold capacitor 29 is discharged to eliminate the possibility of such destruction. Next, the input of the reset signal is stopped, the switch circuit 30 is opened, the control signal is input from the control signal input terminal CTL, and the switch circuit 28 is closed for APC. Data is continuously input from the data input terminal Din, and the laser diode 21 is caused to emit light continuously. Then, through the above-described process, charges are accumulated in the hold capacitor 29 until the hold voltage corresponding to the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 26 is reached. Thereafter, the switch circuit 28 is opened, data that changes in a predetermined time series is input from the data input terminal Din, and the laser diode 21 repeats light emission and extinction according to the data. The instantaneous power when the laser diode 21 emits light is determined according to the hold voltage generated by the accumulated charge of the hold capacitor 29.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the laser diode driving circuit shown in FIG. 8, since the accumulated charge of the hold capacitor 29 is completely discharged and the accumulated charge of the hold capacitor 29 shifts from 0 to the APC operation, the hold at the moment of shifting to the APC operation is performed. The difference between the voltage (that is, the ground voltage) and the hold voltage at the end of the APC operation is large. Therefore, it takes a long time to charge the hold capacitor 29 to a predetermined voltage, and thus a long time is required for the APC operation. .
[0007]
In view of the above circumstances, the present invention realizes a laser diode driving circuit capable of performing an automatic power control operation (APC operation) at a high speed, a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode, and a high-speed automatic power control operation of the laser diode. Another object is to provide an image recording apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor integrated circuit for driving a laser diode of the present invention that achieves the above object is a laser diode driving circuit for supplying a driving current to a laser diode.
(1-1) Hold capacitor for controlling the drive current to a current value corresponding to the charging voltage
(1-2) A drive current output circuit for connecting the hold capacitor and supplying a drive current having a current value corresponding to the charge voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing corresponding to the input data signal.
(1-3) A light receiving circuit that receives the output light of the laser diode and outputs a monitor voltage corresponding to the amount of received light
(1-4) A comparison circuit that compares the monitor voltage with a predetermined reference voltage and charges and discharges the hold capacitor according to a comparison result.
(1-5) Preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage
(1-6) In supplying a driving current to the laser diode, a timing control circuit that first charges a hold capacitor to a predetermined preset voltage by a preset circuit and then charges and discharges the hold capacitor by a comparison circuit
It is provided with.
[0009]
Here, in the laser diode driving circuit of the present invention, the comparison circuit (1-4) and the (1-5) preset circuit are as follows:
(1-a) A differential amplifier that outputs a difference between two signals input from two input terminals
(1-b) In accordance with control by the timing control circuit, the preset voltage is transmitted to the differential amplifier and the operation of the differential amplifier is switched to an analog buffer acting as the preset circuit, or the differential amplifier It is preferable that the monitor voltage and the reference voltage are transmitted and the operation of the differential amplifier is switched to a comparator that operates as the comparison circuit.
[0010]
In this case, the switch circuit of (1-b) includes a switch that can be freely connected and disconnected between the differential amplifier and the hold capacitor.
Preferably, the timing control circuit controls the switch so that the hold capacitor is disconnected from the output of the differential amplifier after the monitor voltage matches the reference voltage.
[0011]
The semiconductor integrated circuit for driving a laser diode according to the present invention that achieves the above object is a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode that supplies a driving current to the laser diode.
(2-1) Hold capacitor for controlling the drive current to a current value corresponding to the charging voltage
(2-2) A drive current output circuit connected to the hold capacitor and supplying a drive current having a current value corresponding to the charging voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing corresponding to the input data signal.
(2-3) A comparison circuit that compares a monitor voltage corresponding to the amount of output light of the laser diode with a predetermined reference voltage, and charges and discharges the hold capacitor according to the comparison result
(2-4) Preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage
(2-5) In supplying a drive current to the laser diode, a timing control circuit that first charges the hold capacitor to a predetermined preset voltage by the preset circuit and then charges and discharges the hold capacitor by the comparison circuit
It is provided with.
[0012]
Here, also in the laser diode driving semiconductor integrated circuit of the present invention, as in the laser diode driving circuit of the present invention,
The comparison circuit (2-3) and the preset circuit (2-4) are
(2-a) A differential amplifier that outputs a difference between two signals input from two input terminals
(2-b) In accordance with control by the timing control circuit, the preset voltage is transmitted to the differential amplifier and the operation of the differential amplifier is switched to the analog buffer acting as the preset circuit, or the differential amplifier It is preferable that the monitor voltage and the reference voltage are transmitted and the operation of the differential amplifier is switched to a comparator that operates as the comparison circuit.
[0013]
In this case, the switch circuit of (2-b) includes a switch that can be freely connected and disconnected between the differential amplifier and the hold capacitor.
The timing control circuit preferably controls the switch so that the hold capacitor is disconnected from the output of the differential amplifier after the monitor voltage matches the reference voltage.
[0014]
The semiconductor integrated circuit for driving a laser diode according to the present invention preferably includes a preset voltage generation circuit for generating the preset voltage. Furthermore, an image recording apparatus of the present invention that achieves the above object includes the process of scanning a predetermined object to be scanned with a laser beam carrying image information in the process of recording an image.
(3-1) Laser diode that emits a laser beam
(3-2) Laser diode drive unit for supplying drive current to the laser diode
(3-3) Scanning optical system for scanning a predetermined object to be scanned with the laser beam emitted from the laser diode
With
The laser diode driver of (3-2) above is
(3-2-1) Hold capacitor for controlling the drive current to a current value corresponding to the charging voltage
(3-2-2) A drive current output circuit that connects the hold capacitor and supplies a drive current having a current value corresponding to the charging voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing corresponding to the input data signal.
(3-2-3) A light receiving circuit that receives the output light of the laser diode and outputs a monitor voltage corresponding to the amount of received light
(3-2-4) Comparison circuit for comparing the monitor voltage with a predetermined reference voltage and charging / discharging the hold capacitor according to the comparison result
(3-2-5) Preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage
(3-2-6) In supplying a driving current to the laser diode, first, a timing control circuit that charges a hold capacitor to a predetermined preset voltage by a preset circuit and then charges and discharges the hold capacitor by a comparison circuit
It is provided with.
[0015]
In the present invention, the hold capacitor is first charged to a predetermined preset voltage, and in the automatic power control operation, only the difference from the preset voltage is charged / discharged. Therefore, the automatic power control operation can be completed in a very short time. it can. In particular, when performing automatic power control at the timing when the laser diode is actually driven, that is, when the voltage of the hold capacitor is readjusted, the operation of charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage is unnecessary. Yes, the voltage of the hold capacitor can be readjusted very quickly.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser diode driving circuit of the present invention.
The laser diode driving circuit includes a hold capacitor 10, a driving current output circuit 11, and a light receiving circuit 12 including a photodiode 12a and a resistor 12b. The driving current output circuit 11 receives data from a data input terminal Din. Is supplied to the laser diode 1 at a timing when is inputted. When the laser diode 1 emits light, a part of the emitted light is received by the photodiode 12a, and a current corresponding to the received light amount flows through the photodiode 12a, thereby generating a monitor voltage in the resistor 12b.
[0017]
The laser diode driving circuit is provided with an operational amplifier (differential amplifier) 13 and switches 14a to 14f. Among the switches 14a to 14f, the switch 14a is disposed between a preset voltage input terminal PRI for inputting a preset voltage and a plus input terminal of the operational amplifier 13, and the switch 14b is a reference voltage input for inputting a reference voltage. The switch 14c is arranged between the terminal REF and the positive input terminal of the operational amplifier 14b, and the switch 14c is connected between the photodiode 12a and the resistor 12b so that the monitor voltage is input to the negative input terminal of the operational amplifier 13 so as to be freely disconnected. The switch 14d is disposed between the output terminal and the minus input terminal of the operational amplifier 13, and the switch 14e is disposed between the operational amplifier 13 and the hold capacitor. 10 is arranged.
[0018]
Among these switches 14a to 14e, the switches 14a to 14d are switches for switching the operation of the operational amplifier 13 between an analog buffer and a comparator. When the switches 14a and 14d are closed and the switches 14b and 14c are opened, The operational amplifier 13 acts as an analog buffer that directly transmits the preset voltage input from the preset voltage terminal PRI to the output terminal of the operational amplifier 13, opens the switch 14a and the switch 14d, and closes the switch 14b and the switch 14c. The operational amplifier 13 functions as a comparator that compares the reference voltage input from the reference voltage input terminal REF with the monitor voltage generated by the light receiving circuit 12.
[0019]
The switch 14e is a switch for switching whether or not the output of the operational amplifier 13 is transmitted to the hold capacitor 10. The switch 14e is closed during a preset operation and an automatic power control operation to be described later, and the light emission state of the laser diode 1 is changed. It is released during the modulation pulse output operation that modulates according to the data input from the data input terminal Din.
[0020]
Hereinafter, the preset operation, automatic power control operation, and modulation pulse output operation in the laser diode driving circuit shown in FIG. 1 will be described in this order with reference to FIG. 2 together with FIG.
FIG. 2 is a diagram showing temporal signal changes in the respective parts of the laser diode driving circuit shown in FIG.
[0021]
The horizontal axis represents time, and the section T ₁ , T ₂ , T _Three Then, a preset operation, an automatic power control operation, and a modulation pulse output operation are executed, respectively. In FIG. 2, CTL1 and CTL2 are control signals for causing the laser diode drive circuit to perform an automatic power control operation and a preset operation, respectively. When the control signal CTL1 is at the “H” level, the switch 14a, 14d are opened and switches 14b, 14c, 14e are closed. When the control signal CTL2 is at "H" level, switches 14a, 14d, 14e are closed and switches 14b, 14c are opened. Is done. For simplicity, 1-bit data is input from the data input terminal Din, and the current drive output circuit 11 is a circuit that binaryly controls whether or not to supply a drive current to the laser diode 1. Suppose there is.
[0022]
The preset operation is executed when current is supplied to the laser diode driving circuit. In this preset operation, the control signal CTL1 is set to the “L” level, the control signal CTL2 is set to the “H” level, and the switches 14a, 14d, and 14e. Is closed and the switches 14b and 14c are opened. At this time, a preset voltage is inputted from the preset voltage input terminal PRI, and this preset voltage appears at the output terminal of the operational amplifier 13 as it is, and the switch 14e is closed. Therefore, the resistance of the switch 14e and the capacitance of the hold capacitor 10 The hold capacitor 10 is charged or discharged with a time constant determined by the value. In the case of the example shown in FIG. 2, the hold voltage V of the hold capacitor 10 _H Is the preset voltage V _P Starting from a higher hold voltage, the hold voltage V _H Is the preset voltage V _P Has been discharged. During this preset operation, data that is not input from the data input terminal Din is set to data in an off state in which no drive current is supplied from the drive current output circuit 11 to the laser diode 1. In this way, no drive current is supplied to the laser diode 1, and even if the hold capacitor 10 is at a high hold voltage when the power is turned on, a large drive current flows to the laser diode 1 due to the influence, and the laser diode 1 You can avoid a situation where it is destroyed.
[0023]
When the preset operation is completed, the operation proceeds to the automatic power control operation. This automatic power control operation is also executed when readjusting the hold voltage of the hold capacitor 10 independently of the preset operation.
In this automatic power control operation, the control signal CTL1 becomes “H” level, the control signal CTL2 becomes “L” level, the switches 14b, 14c and 14e are closed, the switches 14a and 14d are opened, and the data input terminal Din Then, the drive current output circuit 11 inputs data corresponding to the supply of a drive current having a magnitude corresponding to the hold voltage of the hold capacitor 10 to the laser diode 1. At this time, the laser diode 1 has a hold voltage V of the hold capacitor 10. _H Is the preset voltage V _P When this driving current is larger than the threshold current of the laser diode 1, the laser diode 1 emits light, and the light receiving circuit 12 monitors the monitor voltage V corresponding to the amount of emitted light. _m Is output. On the other hand, preset voltage V _P When the drive current corresponding to is smaller than the threshold current of the laser diode 1, the laser diode 1 remains off and the monitor voltage V _m Becomes equal to the ground potential.
[0024]
The monitor voltage V generated by the light receiving circuit 12 in this way. _m Is input to the operational amplifier 13 via the switch 14c, and a predetermined reference voltage V is supplied from the reference voltage input terminal REF. _r Is input to the operational amplifier 13. At this time, the operational amplifier 13 acts as a comparator, and the monitor voltage V _m And reference voltage V _r And the monitor voltage V _m Is the reference voltage V _r If not enough, the output of the operational amplifier 13 charges the hold capacitor 10 via the switch 14e to increase the hold voltage. As a result, a larger drive current flows through the laser diode 1, and a larger monitor voltage V in the light receiving circuit 12. _m Is generated. On the other hand, monitor voltage V _m Is the reference voltage V _r Is larger than the accumulated charge of the hold capacitor 10 and is sucked into the output terminal of the operational amplifier 13 via the switch 14e, and the hold voltage V of the hold capacitor 10 _H Decreases. Hold voltage V of hold capacitor 10 _H The reference voltage V _r To settle down. In the case of FIG. 2, the reference voltage V _r Is the preset voltage V _P Is a slightly higher voltage than the hold voltage V of the hold capacitor 10. _H Is the preset voltage V _P Slightly increased from the reference voltage V _r Changes to. Therefore, the preset voltage V _P Is the reference voltage V _r By setting the voltage value close to, the time required for automatic power control is shortened.
[0025]
Next, the modulation pulse output operation after completing the automatic power control operation will be described.
After completing the automatic power control operation, when both the control signals CTL1 and CTL2 are set to the “L” level, the switch 14e is opened and the hold voltage V of the hold capacitor 10 is released. _H Is fixed at the current voltage except for long-term leakage.
[0026]
When the data input from the data input terminal Din is changed in this state, the monitor voltage at the light receiving circuit 12 changes as shown in FIG. 2, that is, the laser diode 1 emits light and extinguishes according to the data. The instantaneous power at the time of light emission is determined by the hold voltage of the hold capacitor 10.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of the drive current output circuit 11 constituting the laser diode drive circuit shown in FIG.
[0027]
In the above description, for simplicity, 1-bit data is input from the data input terminal Din, and the drive current output circuit 11 supplies the laser diode 1 with a drive current having a current value corresponding to the hold voltage, or Although described as a circuit that determines whether or not to supply a drive current, 4-bit data is input to the drive current output circuit 11 shown in FIG. 3, and the current value of the drive current changes according to the input data. . However, when the input data is fixed, the current value of the drive current corresponding to the input data is the hold voltage V of the hold capacitor 10. _H It depends on.
[0028]
Hold voltage V of hold capacitor 10 (see FIG. 1) _H Is input from the input terminal IN of the drive current output circuit 11 shown in FIG. 3, and controls the magnitude of the current flowing through the four constant current sources 112, 113, 114, 115 via the buffer 111. One output terminal OUT1 of the two output terminals OUT1 and OUT2 is a power supply V. _CC The other output terminal OUT2 is connected to the cathode of the laser diode 1 as shown in FIG.
[0029]
The four constant current sources 112, 113, 114, and 115 have a structure in which a current having a current value of 1: 2: 4: 8 flows in order when controlled by the same voltage. The output circuit supplies the laser diode with a drive current controlled in 16 stages according to 4-bit data, including the case where the drive current is not supplied. In the explanation with reference to FIG. 2, the binary control of whether or not to supply the drive current to the laser diode 1 is performed by the minimum drive in 16 stages in the laser diode 1 in the case of the drive current output circuit shown in FIG. Replaced with control whether to supply the drive current corresponding to any data except the data corresponding to the current (drive current = 0) or to supply the minimum drive current (drive current = 0) in 16 stages It is done.
[0030]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the switch control unit.
In the control circuit 41, two control signals CTL1 and CTL2 having the timing described with reference to FIG. 2 are generated, and three outputs O1, O2, and O3 are generated by the illustrated logic circuit 142. Of these three outputs O1, O2 and O3, the switch 14b is closed and opened by the output O1 when the output O1 is at the “H” level and the “L” level, respectively. , 14c are controlled, and among these three outputs O1, O2, and O3, when the output O2 is at the 'H' level and the 'L' level, the switches 14a and 14d are closed and opened by the output O2, respectively. Thus, the switches 14a and 14d are controlled, and the output O3 controls the switch 14e to be closed and opened when the output O3 is at the 'H' level and the 'L' level, respectively.
[0031]
FIG. 5 is a circuit block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode of the present invention. Components having the same functions as those of the laser diode driving circuit shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 5, a portion surrounded by a broken line is a laser diode semiconductor integrated circuit 100, which includes a hold capacitor 10, a drive current output circuit 11, an operational amplifier 13, and switches 14a to 14e, as well as a preset voltage generation circuit. 15 and a switch control unit 16 are included. The preset voltage generation circuit 15 is a circuit that generates a preset voltage by, for example, resistance division, and generates a preset voltage internally, thereby eliminating the need to input the preset voltage from the outside. Moreover, the switch control part 16 has a circuit structure shown, for example in FIG. 4, and controls the timing of closing and opening of the switches 14a to 14e.
[0032]
When such a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode is configured, the space occupied by the circuit can be reduced, the cost can be reduced, and the circuit operation can be stabilized.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the image recording apparatus of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram of a laser scanning system of the laser diode driving circuit shown in FIG.
The configuration of the image recording apparatus shown in FIG. 6 is roughly divided into a signal processing system 210, a laser scanning system 220, and an image output system 230. For example, when an image signal obtained by an image generation system 201 such as a digital scanner that reads an image and obtains an image signal is input to the image signal processing system 201 constituting the signal processing system 210, the image signal processing system 211 An image suitable for the input image signal is received so as to receive control information from the mechanism control unit 231 that controls the mechanism of the electrophotographic process 232 constituting the image output system 230, for example, information such as development conditions. Processing such as gradation processing and color correction processing is performed, and the image signal after the image processing is input to the laser modulation signal generation unit 212. The laser modulation signal generation unit 212 generates a laser modulation signal representing intensity modulation of laser light emitted from the laser diode 222 constituting the laser scanning system 220 based on the input image signal. In generating the laser modulation signal, the laser modulation signal is generated so as to be synchronized with the laser scanning upon receiving information from the scanning laser light synchronization detecting means 226 constituting the laser scanning system 220. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the scanning laser light period detection means 226 includes a mirror 226_1 and an optical sensor 226_2. From the optical sensor 226_2, the laser light emitted from the laser diode 222 is shown in FIG. Each time it is deflected once in the direction of arrow A shown in FIG.
[0033]
The laser modulation signal S generated by the laser modulation signal generation unit 212 shown in FIG. _L Is input to the LD driver 221 constituting the laser scanning system 220. Mechanism control information is also input to the LD driver 221 from the mechanism control unit 231, and the LD driver 221 supplies a drive current to the laser diode (LD) 222 in accordance with the mechanism control information. The laser diode 222 emits laser light with time-series intensity modulation by driving the LD driver 221, and the emitted laser light passes through a pre-polygon optical system 223 including a lens 223_1, an aperture 233_2, and a cylindrical lens 223_3. Then, it is repeatedly deflected in the direction of the arrow A by the optical polarizer 224 including the polygon mirror 224_1 that rotates in the direction of the arrow B, and further passes through the post-polygon optical system 225 including the fθ lens 225_1 and the cylindrical mirror 225_2. The photosensitive member 233 rotating in the direction of arrow c, which constitutes FIG. 6), is repeatedly scanned (main scan) in the direction of arrow A ′. The photosensitive member 233 has a property that the surface resistance is changed by light irradiation, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive member 233 by scanning with a laser beam carrying image information. The electrostatic latent image formed on the photosensitive member 233 undergoes a predetermined electrophotographic process 232, and a hard copy 202 of an image carried by the image signal obtained by the image generation system 201 is generated on a predetermined sheet. .
[0034]
The LD driver 221 of the image recording apparatus according to the present embodiment includes the laser diode driving circuit having the configuration described with reference to FIG. 1. Therefore, the image recording apparatus adjusts the output laser power of the laser diode 222. The automatic power control at the time of doing this is short and contributes to the speeding up of image formation.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the automatic power control operation for adjusting the output laser power of the laser diode can be performed at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser diode drive circuit of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing temporal signal changes of each part of the laser diode drive circuit shown in FIG. 1;
3 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of a drive current output circuit constituting the laser diode drive circuit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a switch control unit.
FIG. 5 is a circuit block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of an image recording apparatus of the present invention.
7 is a configuration diagram of a laser scanning system of the laser diode driving circuit shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a conventional laser diode drive circuit.
[Explanation of symbols]
1 Laser diode
10 Hold capacitor
11 Drive current output circuit
12 Light receiving circuit
12a photodiode
12b resistance
13 operational amplifier
14a, 14b, 14c, 14d, 14e switch

Claims

In a laser diode drive circuit for supplying a drive current to a laser diode,
A hold capacitor for controlling the drive current to a current value according to a charging voltage;
A drive current output circuit connected to the hold capacitor and supplying a drive current having a current value corresponding to a charge voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing according to an input data signal;
A light receiving circuit that receives the output light of the laser diode and outputs a monitor voltage according to the amount of received light;
A comparison circuit that compares the monitor voltage with a predetermined reference voltage and charges and discharges the hold capacitor according to a comparison result;
A preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage;
In supplying the driving current to the laser diode, firstly, the preset circuit is charged with the hold capacitor to a predetermined preset voltage, and then the timing circuit for charging and discharging the hold capacitor with the comparison circuit ,
The comparison circuit and the preset circuit are:
A differential amplifier that outputs a difference between two signals input from two input terminals;
In accordance with control by the timing control circuit, the preset voltage is transmitted to the differential amplifier and the operation of the differential amplifier is switched to an analog buffer that functions as the preset circuit, or the monitor voltage is applied to the differential amplifier. And a switch circuit that transmits the reference voltage and switches the operation of the differential amplifier to a comparator that functions as the comparison circuit.

The switch circuit includes a switch that can be freely connected and disconnected between the differential amplifier and the hold capacitor;
2. The switch according to claim 1 , wherein the timing control circuit controls the switch so that the hold capacitor is disconnected from the output of the differential amplifier after the monitor voltage matches the reference voltage. The laser diode driving circuit described.

In a semiconductor integrated circuit for driving a laser diode that supplies a driving current to the laser diode,
A hold capacitor for controlling the drive current to a current value according to a charging voltage;
A drive current output circuit connected to the hold capacitor and supplying a drive current having a current value corresponding to a charge voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing according to an input data signal;
A comparison circuit that compares a monitor voltage according to the amount of output light of the laser diode with a predetermined reference voltage and charges and discharges the hold capacitor according to a comparison result;
A preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage;
In supplying the driving current to the laser diode, firstly, the preset circuit is charged with the hold capacitor to a predetermined preset voltage, and then the timing circuit for charging and discharging the hold capacitor with the comparison circuit,
The comparison circuit and the preset circuit are:
A differential amplifier that outputs a difference between two signals input from two input terminals;
In accordance with control by the timing control circuit, the preset voltage is transmitted to the differential amplifier and the operation of the differential amplifier is switched to an analog buffer that functions as the preset circuit, or the monitor voltage is applied to the differential amplifier. And a switch circuit that transmits the reference voltage and switches the operation of the differential amplifier to a comparator that functions as the comparison circuit.

The switch circuit includes a switch that can be freely connected and disconnected between the differential amplifier and the hold capacitor;
Said timing control circuit, after the monitor voltage matches the reference voltage, so that the hold capacitor is disconnected from the output of the differential amplifier, according to claim 3, characterized in that for controlling the switches A semiconductor integrated circuit for driving a laser diode as described .

4. The semiconductor integrated circuit for driving a laser diode according to claim 3, further comprising a preset voltage generating circuit for generating the preset voltage .

In the image recording apparatus, the process of recording an image includes a process of scanning a predetermined object by a laser beam carrying image information.
A laser diode that emits a laser beam;
A laser diode driving unit that supplies a driving current to the laser diode, and a scanning optical system that scans a predetermined object to be scanned with a laser beam emitted from the laser diode,
The laser diode driver is
A hold capacitor for controlling the drive current to a current value according to a charging voltage;
A drive current output circuit connected to the hold capacitor and supplying a drive current having a current value corresponding to a charge voltage of the hold capacitor to the laser diode at a timing according to an input data signal;
A light receiving circuit that receives the output light of the laser diode and outputs a monitor voltage according to the amount of received light;
A comparison circuit that compares the monitor voltage with a predetermined reference voltage and charges and discharges the hold capacitor according to a comparison result;
A preset circuit for charging the hold capacitor to a predetermined preset voltage;
In supplying the driving current to the laser diode, firstly, the preset circuit is charged with the hold capacitor to a predetermined preset voltage, and then the timing circuit for charging and discharging the hold capacitor with the comparison circuit,
The comparison circuit and the preset circuit are:
A differential amplifier that outputs a difference between two signals input from two input terminals;
In accordance with control by the timing control circuit, the preset voltage is transmitted to the differential amplifier and the operation of the differential amplifier is switched to an analog buffer that functions as the preset circuit, or the monitor voltage is applied to the differential amplifier. And a switch circuit that transmits the reference voltage and switches the operation of the differential amplifier to a comparator that functions as the comparison circuit .